基于Mann-Kendall法的林芝市农业界限温度变化特征分析

李梦寒

摘要    为探明1971年以来林芝市农业气象界限温度变化及突变情况，采用五日滑动分析法和Mann-Kendall趋势分析法计算初始日、终止日、持续天数等≥0 ℃农业气象界限温度指标。结果表明，林芝市起始日变幅较大，介于1—2月之间;终止日变幅较小，集中在12月，且随着年份的增大，呈现出一定的延期趋势。持续天数呈现明显增长趋势。1975年存在1个突变点，且部分年份为0.05水平上的显著性增温。建议林芝市青稞、油菜等春播作物可以进行适时早播或冬播。

关键词    农业界限温度;变化特征;Mann-Kendall法;西藏林芝

中图分类号    P423.3;S161.2        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）23-0177-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    In order to explore the change and sudden change situation of agricultural boundary temperature in Linzhi City since 1971，the agricultural boundary temperature（≥0 ℃）indexes such as initial day，terminal day and duration were calculated by using 5-day sliding average analysis and Mann-Kendall method. The results showed that the range of initial day in Linzhi City was wide，which was from January to February;the range of terminal day was narrow，which was concentrated in December，and there was a delayed trend year by year. The duration showed an obvious increase trend. There was a sudden change point in 1975，and the temperature increased significantly at the level of 0.05 in some years. Its suggested that barley，rape and other spring crops could be sowed in advance or in winter.

Key words    agricultural boundary temperature;change characteristic;Mann-Kendall method;Linzhi Tibet

林芝市，俗称工布，藏语寓意为“太阳的宝座”，位于西藏东南部，地处北纬26°52′～30°40′、东经92°09′～98°47′之间，平均海拔3 100 m，全年平均气温约8.5 ℃，年降雨量约650 mm，年日照时数2 000 h左右[1]。目前，林芝市辖巴宜区、米林县、工布江达县、波密县、朗县、察隅县、墨脱县等7个区县，所辖区域熟制多为一年一熟，仅有察隅县、墨脱县部分乡镇为两年三熟或一年两熟;主要作物种类为青稞、小麦、油菜、马铃薯、豌豆等喜凉作物，其中，青稞、小麦等麦类作物种植面积最大、总产最高。2016年林芝市小麦、青稞播种面积占该市粮食作物播种面积的70%，约为全年作物播种总面积的56%，二者的产量为当年粮食作物总产量的66%[2]。热量条件与农业生产息息相关，决定着一个地区的耕作制度，也影响着一个作物的育种方向和栽培技术措施[3]。农业气象界限温度是衡量一个地区热量的重要指标，通常是指日平均气温稳定通过0、5、10、15、20 ℃等某一界限温度的初始日、终止日及持续天数[4]。0、5、10、15、20 ℃农业气象界限温度分别代表农耕适宜期、越冬作物活动期、越冬作物活跃期、喜温作物生长适宜区、喜温作物生长旺盛期。因林芝市熟制多为一年一熟且以春播为主，所以日平均气温稳定通过0 ℃界限温度对农业生产具有重要的意义。近年来，国内外学者对青藏高原气候变化关注甚多，主要研究集中在氣候变化特征[5-6]及其对湖泊、冰川、冻土等地形地貌、农业、林业、牧业等影响[7-10];针对林芝市的气候变化研究较少且多为降水方面的研究[11-12]，而对林芝市热量方面的关注较少[13-14]。本研究立足于西藏林芝市，以与林芝农业生产密切相关的≥0 ℃农业气象界限温度为研究对象，利用五日滑动平均法和Mann-Kendall趋势检验法剖析1971—2015年间0 ℃农业界限温度的变化特征及突变情况，以期为林芝市农业部门调整种植制度、改良作物栽培技术措施提供一定的理论参考。

1    数据来源与处理方法

1.1    数据来源

1971—2015年逐日平均气温数据来源于中国气象数据网林芝气象观测站点数据。

1.2    数据处理方法

1.2.1    五日滑动平均法。1971—2015年间逐年≥0 ℃起始日和终止日用五日滑动平均法[15]进行计算，以每一年逐日平均气温数据为1个长序列，在每年春季升温时段内找出最早1个≥0 ℃的日期，并在此基础上向前选取邻近4 d日平均气温，计算5 d平均气温，若5 d平均气温≥0 ℃，将最早出现≥0 ℃那一日的日期记为初始日;若5 d平均气温<0 ℃，则依次向下滑动计算相邻5 d平均气温，直到5 d平均数 ≥0 ℃为止，并以该组5 d内最早出现≥0 ℃的日期作为初始日。在每年秋、冬季降温时段内，找出第1个<0 ℃的日期，并向前推4 d，计算5 d平均气温算术平均数，按日序找出最后一个5 d平均气温平均值≥0 ℃的时段，并以该时段内最后一个≥0 ℃的日期为终止日。用各年起始日和终止日数据计算相应年份≥0 ℃农业界限温度持续时间，以天数为单位。

1.2.2    Mann-Kendall法。Mann-Kendall法属于趋势检验法，被国内外气象学家及组织推荐并广泛应用于涉及时间序列的气象资料的非参数检验，该方法适用于无分布形态的样本或总体，具有定量化程度较高、检测范围广的特点，即使存在少量异常数值，也不影响其检验结果，尤其适用于顺序变量和类型变量。

2    结果与分析

2.1    农业界限温度（≥0 ℃）指标概况

通过五日滑动平均数计算1971—2015年间≥0 ℃农业气象界限温度的起始日、终止日和持续天数，具体结果见表1。可见，起始日变幅为1月1日至2月28日，跨期59 d;终止日出现的最早日期为11月30日，最晚日期为12月31日，相对于起始日而言，终止日变幅较小，变化范围在31 d以内。持续时间变动范围介于277～364 d之间，平均值为328 d。

2.2    Mann-Kendall法分析数据序列突变分析

以1971—2015年间林芝市农业气象界限温度持续天数为数据序列，用Mann-Kendall趋势检验法分析其突变情况，结果见图1。可见，除1972年UF检验统计量<0外，其余各年份UF值均≥0;1987年、1988年、1990年3个年份UF值>1.96，通过了0.05水平上的趋势检验。如果曲线UF和UB的交叉点位于信度线之间，这点便是突变点，由图1可以看出，1971—2015年间存在1个突变位点，即1975年。尽管该时间段内仅有1987—1990年间农业界限温度呈现较为显著的增长趋势，其余各年份间也表现出波动性增长的变化规律。根据气温变化情况，林芝市农业气象界限温度大体可以分为3个阶段：1971—1990年间快速上升期;1991—1998年间持续下降期;1999—2015年波动式上升期。

3    结论与讨论

通过运用五日滑动平均法对1971—2015年间日平均气温数据序列进行≥0 ℃农业气象界限温度的初始日、终止日的计算，最终获得了其持续天数，并以此为对象，进一步进行Mann-Kendall趋势检验。综合以上结果，可以得出以下结论。

（1）起始日指标较不稳定，变幅介于1月1日至2月28日之间，未依据年份呈现出有规律变化趋势，始终处于波动状态。终止日指标相对稳定，变化范围较小，集中在12月，大体上呈现出年份越早，终止日越早;年份越晚，终止日越晚的趋势。

（2）由Mann-Kendall趋势分析可知，1971年以来林芝市农业气象界限温度表现出增温趋势，有部分时间段达到了0.05水平上的显著性增温趋势，而且在1975年出现了1个突变点。

（3）目前，林芝市青稞、油菜、豌豆春播时间为3月中下旬，集中在3月20—28日之间。因青稞、油菜、豌豆种子在日平均气温稳定通过0 ℃即可发芽，所以在水利条件较好、不需要考虑作物需水关键期的区域可以提早播种，而在灌溉条件较差的地方则需要依据当地降水情况适时播种。鉴于≥0 ℃农业气象界限温度持续日数增长和终止日相对稳定，林芝市青稞、小麦、油菜等作物可以考虑由春播改为冬播或提前春播。

4    参考文献

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